Самодельный датчик удара к автосигнализации
Добавил пользователь Cypher Обновлено: 20.09.2024
Сегодня практически не встретишь транспортного средства, не оснащенного охранной сигнализацией. Кто-то покупает готовую, кто-то делает ее сам и на свой вкус. В этой статье мы рассмотрим две схемы тревожных датчиков, которые могут пригодиться тем, кто привык делать все своими руками.
Датчик качания на микроамперметре
Этот бесконтактный датчик реагирует на качание и может быть установлен как в автомобиль, так и на объект, проникновение на который может вызвать качание тех или иных предметов.
Сердцем устройства служит микроамперметр магнитоэлектрического типа. Автор применил стрелочный индикатор записи М476/1 от магнитофона, но подойдет и любой другой. Для использования в конструкции, его необходимо доработать. Прибор вскрывают, и на конец стрелки крепят небольшой груз – например, кусочек трубчатого припоя с удаленной из него канифолью.
Устанавливают прибор стрелкой вниз, и она занимает среднее положение на шкале. Осталось по бокам стрелки наклеить ограничители из кусочков поролона, оставив ей небольшое место для качания. Устанавливаем стекло на место и герметизируем шов любым клеем.
На фото цифрами обозначены:
- 1 – микроамперметр;
- 2 – стрелка;
- 3 – грузик;
- 4 – ограничители.
Работает устройство следующим образом. При качании объекта охраны начинает качаться стрелка прибора PA1. В катушке ее отклоняющей системы наводится ЭДС, которая поступает на вход компаратора DA1. Последний срабатывает и на его выводе 9 появляется высокий логический уровень. Регулировку чувствительности системы производят подстроечным резистором R3.
Поскольку измерительный прибор включен между прямым и инверсным входами компаратора, чувствительность устройства может быть очень высокой. Но злоупотреблять этим не стоит – при чрезмерной чувствительности датчик может сработать даже от электромагнитных помех.
Чтобы избежать срабатывания от электромагнитных помех, всю конструкцию лучше поместить в металлический экранирующий корпус.
Вполне понятно, что микроамперметр нужно установить так, чтобы стрелка смотрела вниз и исполняла роль маятника во время качания объекта. Недостатком данной конструкции является то, что чувствительность датчика существенно падает, если качание производится перпендикулярно плоскости стрелки. Но если использовать датчик несколько иной конструкции, то этот недостаток можно устранить.
На рисунке цифрам обозначены:
- 1 – катушка;
- 2 – постоянный магнит;
- 3 – пружина.
При качании объекта начинает колебаться магнит, который наводит ЭДС в катушке. Эта ЭДС подается на компаратор.
Полезно! В качестве катушки удобно использовать обмотку реле РЭС-6 с любым паспортом, но подойдет и любое другое. При этом сердечник из катушки вынимать не нужно.
Датчик вибрации на пьезоизлучателе
Это устройство срабатывает от вибрации и может использоваться как на автомобилях, так и для охраны незащищенных проемов помещения – окон и дверей.
Чувствительным элементом в этой конструкции служит пьезозвонок ЗП-3 с открытой обкладкой, оснащенный самодельной инерционной колебательной системой. Рассмотрим его конструкцию.
Пьезозвонок 4 закреплен на печатной плате 1 обкладкой вверх. Непосредственно к обкладке припаяна M-образная опора 3, выгнутая из проволоки. К этой опоре припаяна спица 2 из пружинистой проволоки. Один конец спицы расплющен, выгнут и припаян к плате. На второй закреплен груз 5 весом 3 г. В качестве спицы автор использовал разогнутую канцелярскую скрепку без пластикового покрытия. Резонансная частота такой системы составляет примерно 25 Гц.
При появлении вибрации или при коротком ударе колебательная система приходит в движение и воздействует на пьезоэлемент. Сформированный элементом сигнал подается на усилитель-формирователь, собранный на операционном усилителе DA1 и транзисторе Т1. Усилитель работает в режиме максимального усиления, транзистор в ключевом. Вместе они совместно с диодом D1 образуют компаратор.
Прямоугольные импульсы, образованные этим компаратором, инвертируются элементом DD1.1 и поступают на счетный вход С (вывод 10) счетчика-дешифратора DD2. На вход сброса (вывод 11) постоянно подаются короткие импульсы с интервалом 1 секунда, сфоримрованные мультивибратором, собранном на элементах DD1.2 и DD1.3.
При появлении сигнала с пьезодатчика, на выходе компаратора создаются несколько коротких импульсов длительностью 10 мс. Счетчик начинает их подсчет. При этом на его выходах 1-8 поочередно появляются положительные уровни. Как только высокий уровень появится на выходе, к которому подключен движок переключателя SA1, сигнал тревоги поступит на выход.
Таким образом, сигнал тревоги на выходе появляется не сразу, а с некоторой задержкой, обусловленной положением движка переключателя. Если количество импульсов с компаратора окажется меньше, чем установлено переключателем, то не позднее чем через секунду счетчик будет сброшен и готов к новому подсчету. Это предотвращает ложные срабатывания устройства.
Если не задаваться вопросом защиты от ложных срабатываний, то от элементов DD1, DD2, SA1 можно отказаться. При этом сигнал тревоги снимается непосредственно с коллектора транзистора Т1.
Любопытно, что такой принцип не так давно очень широко применялся в промышленных охранных системах автомобилей, только колебательная система имела несколько иную конструкцию.
В Интернете можно найти множество самодельных и фирменных конструкций датчиков удара или вибрации для автомобильных охранных сигнализаций, а также сигнализаторов обнаружения разбития дверей / окон и любых других объектов. Но основа у всех чаще всего одинакова – пьезодетектор стука (реже ставят индукционный датчик).
Устройство датчика от сигнализации
Вот основные технические параметры этого устройства:
- Номинальное напряжение: 12 В постоянного тока
- Рабочее напряжение: 5-15 В постоянного тока
- Ток покоя: 6 мА
- Выходной ток: 100 мА (максимальный ток нагрузки).
Цветовой код провода: белый, синий или зеленый – выход сигнала (односекундный понижающий сигнал в активном состоянии), черный – земля, красный – плюс источника питания.
Далее можете увидеть внешний вид и внутреннюю часть устройства, после снятия крышки.
Как показала практика, потенциометр управления чувствительностью не имеет смысла, поскольку устройство может улавливать удары / вибрацию только тогда, когда ручка потенциометра находится на максимальном перемещении, хотя это и не большая проблема.
Автомобильные датчики удара, предназначенные для обнаружения вибраций, вызванных движением транспортного средства, защищают стекла и колеса вашего авто. Активные действия злоумышленников вызывают прохождение ударных волн через металлическую конструкцию автомобиля. Поднятие авто домкратом и откручивание колесных гаек также может вызвать вибрации. Датчик удара автомобиля посылает сигнал на подключенную охранную сигнализацию, когда происходит какое-либо подобное событие.
Настройка датчика для микроконтроллеров
Предлагаемая схема подключения чуть изменена. Теперь датчик удара готов к работе с любым микроконтроллером (например под Ардуино) – независимо от того как он запитан.
Просто подключитесь к микроконтроллеру или к таймеру 555 – всё будет работать и запускать исполнительное устройство. Здесь BC847B (код SMD 1FW) – это транзистор общего назначения для коммутации и усилителей. Этот NPN-транзистор имеет максимальное напряжение коллектор-эмиттер 45 В и ток коллектора 100 мА.
Вот еще одна простая идея: добавим активный пьезо-зуммер между контактами vcc и out 3-контактного разъема, поэтому в активном состоянии будет визуальное и звуковое предупреждение об ударе / вибрации продолжительностью в одну секунду.
Возможно, вы захотите разместить электромагнитное реле для управления мощной нагрузкой, например, ревуном авто, но тогда понадобится реле слаботочного типа.
Выходной каскад автомобильного датчика ударов может использоваться для взаимодействия с различными электронными схемами. Его внутренний транзистор выключен в состоянии ожидания. Но когда пьезоэлектрический элемент обнаруживает удар или вибрацию, небольшое напряжение обрабатывается операционным усилителем, и транзистор включается, обнуляя конечный выход на 3-проводном разъеме.
Эти маленькие автомобильные датчики удара очень дешевы и их можно найти на eBay, Aliexpress, Banggood и многих других сайтах по электронике.
Самодельный датчик удара или вибрации
И раз уж мы заговорили про схемотехнику датчиков – вот пример такого самодельного устройства:
Достаточно чуть к нему прикоснуться или ударить, как стрелка микроамперметра подпрыгнет вверх. Последовательно с микроамперметром следует поставить подстроечный резистор, чтобы регулировать его чувствительность. В схеме используется одинарный операционный усилитель LM358, можно использовать и его аналоги, например, TL071.
Минимальное напряжение питания зависит от выбора операционного усилителя, если применить LM358, то минимальное напряжение питания будет 3 вольта, если взять TL072 – то схема будет работать минимум от 7 вольт. Не следует повышать напряжение питания более 16 В.
Низкоомный резистор R4 на схеме задаёт чувствительность. Чем меньше его сопротивление, тем более чуткой становится схема даже к мелким ударам. Не следует понижать его сопротивление ниже 0,33 ома, чувствительности схемы и так хватает. Вместо стрелочника можно поставить светодиод, тогда он будет мигать во время ударов.
Иногда возникает желание собрать какое-нибудь электронное устройство, не очень сложное, но при этом весьма интересное. А если оно при этом ещё и окажется полезным – вообще красота. Тем людям, которые не знают, чем себя занять на длинных выходных, или просто тем, кому интересно что-то делать своими руками предлагаю собрать не сложный датчик удара.
Схема
Чувствительным элементом схемы является пьезодинамик, такой элемент, который вырабатывает электрический ток при малейшей деформации. Именно он будет фиксировать удар и посылать сигнал на вход операционного усилителя. Достать такой пьезодинамик можно из какой-нибудь пищащей игрушки, электронных часов с будильником, калькулятора, или просто купить в магазине. Выглядит он вот так:
Достаточно чуть-чуть к нему прикоснуться или ударить, как стрелка микроамперметра подпрыгнет вверх. Последовательно с микроамперметром следует поставить подстроечный резистор, чтобы регулировать его чувствительность. В схеме используется одинарный операционный усилитель LM358, можно использовать и его аналоги, например, TL071. Минимальное напряжение питания зависит от выбора операционного усилителя, если применить LM358, то минимальное напряжение питания будет 3 вольта, если взять TL072 – то схема будет работать минимум от 7-ми вольт. Не следует повышать напряжение питания более 16-ти вольт.
Низкоомный резистор R4 на схеме задаёт чувствительность. Чем меньше его сопротивление, тем более чуткой становится схема даже к мелким ударам. Не следует понижать его сопротивление ниже 0,33 ома, чувствительности схемы и так хватает с головой. Вместо стрелочной головки можно поставить светодиод, тогда он будет мигать в такт ударам.
Несколько слов о подключении пьезодинамика. Он состоит из двух пластин, одна из которых больше первой в диаметре. Центральную пластинку, меньшую в диаметре, следует соединить с выводом 3 микросхемы, а большую пластину, соответственно, к соседнему контакту на плате. Печатная плата содержит в себе два контакта для подключения питания, два контакта для подключения пьезодинамика и два для выхода, т.е. подключения стрелочной головки или светодиода. Удобнее всего поставить винтовые клеммники, чтобы соединять и отсоединять провода от платы без помощи паяльника.
Изготовление
Пьезодинамик следует закрепить на массивном твёрдом предмете, который будет передавать колебания. Можно закрепить его на входной двери, и как только в неё кто-нибудь постучится, схема зарегистрирует стук и оповестит хозяина.
Смотрите видео работы
Наглядно принцип работы показан на видео:
Предлагаемый ударный датчик выполнен на базе звукового пьезоэлектрического преобразователя (ЗП), см. рис. 1 и рис. 2, ниже.
Внешний вид датчика удара
Идея построения датчика не нова, но отличие предложенной схемы состоит в том, что сигнал датчика снимается не с выхода компаратора, а по цепи питания, рис. 3.
Принципиальная схема датчика удара
Такое схемное решение имеет два существенных преимущества:
а) сигнал с датчика передаётся на исполнительное устройство по двухпроводной линии;
б) обеспечивается высокая помехозащищённость прохождения сигнала, что позволяет использовать относительно длинные линии передачи сигнала.
Описание работы датчика
Схема работает следующим образом: в исходном состоянии, состоянии покоя, на вых.6 компаратора DА 1 логический 0. Конденсатор С1 разряжен. При механическом или звуковом воздействии на ЗП, Z компаратор переходит в состояние логической 1, а т.к. конденсатор С1 разряжен, то по цепи питания (выв.7) компаратора происходит кратковременный бросок напряжения в 0.Этого достаточно для срабатывания исполнительного устройства DА 2.
Уровень чувствительности датчика устанавливается потенциометром R7. Из разных опробованных операционных усилителей в качестве компаратора, ОУ К544УД1А оказался наиболее эффективным в режиме однополярного питания. При указанных на схеме элементах ток потребления датчика I потр = 0,7мА, что позволяет включать несколько датчиков параллельно. При этом, необходимо будет пересчитать параметры элементов делителей R4, R5, R6 исполнительного устройства.
Электрическая схема датчика смонтирована на печатной плате, которая установлена в корпус ЗП и закреплена с помощью термоклея, рис. 4.
Схема и инструкция по пошаговой сборке датчика удара с фото, рекомендации по подбору радиодеталей, видео работы устройства.
Схема датчика удара
Чувствительным элементом схемы является пьезодинамик, который вырабатывает электрический ток при малейшей деформации. Именно он будет фиксировать удар и посылать сигнал на вход операционного усилителя. Достать такой пьезодинамик можно из какой-нибудь пищащей игрушки, электронных часов с будильником, калькулятора, или просто купить в магазине. Выглядит он вот так:
Достаточно чуть-чуть к нему прикоснуться или ударить, как стрелка микроамперметра подпрыгнет вверх. Последовательно с микроамперметром следует поставить подстроечный резистор, чтобы регулировать его чувствительность.
В схеме используется одинарный операционный усилитель LM358, можно использовать и его аналоги, например, TL071. Минимальное напряжение питания зависит от выбора операционного усилителя, если применить LM358, то минимальное напряжение питания будет 3 вольта, если взять TL072 — то схема будет работать минимум от 7-ми вольт. Не следует повышать напряжение питания более 16-ти вольт.
Несколько слов о подключении пьезодинамика. Он состоит из двух пластин, одна из которых больше первой в диаметре. Центральную пластинку, меньшую в диаметре, следует соединить с выводом 3 микросхемы, а большую пластину, соответственно, к соседнему контакту на плате. Печатная плата содержит в себе два контакта для подключения питания, два контакта для подключения пьезодинамика и два для выхода, то есть подключения стрелочной головки или светодиода. Удобнее всего поставить винтовые клеммники, чтобы соединять и отсоединять провода от платы без помощи паяльника.
Пошаговая сборка датчика удара своими руками
Печатная плата изготавливается методом ЛУТ и выглядит она вот так:
Пьезодинамик следует закрепить на массивном твёрдом предмете, который будет передавать колебания.
Читайте также: